本书根据高等院校“化学工程基础”课程教学要求编写。全书共分12章，以化工过程开发方法为引导，系统地介绍了化学工程中典型单元操作与反应器基本原理，主要包括流体流动过程、传热过程、传质分离过程等的基本原理、反应工程基本原理、合成氨及硫酸生产工艺。
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第二版前言
第一版前言
第1章 绪论 1
1.1 化学工程学的形成与发展 1
1.2 化学工程学的性质、任务、内容和研究方法 3
1.2.1 化学工程学的性质和任务 3
1.2.2 化学工程学的内容 3
1.2.3 化学工程学的研究方法 4
1.2.4 本课程的学习目的 4
1.3 化学工程学的基本规律 5
1.3.1 物料衡算 5
1.3.2 能量衡算 6
1.3.3 平衡关系 7
1.3.4 过程速率 7
1.4 化学与化工生产 8
1.4.1 从实验室研究到工业化生产 8
1.4.2 化工开发过程及步骤 9
1.4.3 信息技术在化工开发中的应用 9
1.5 化学工程学的发展趋势 10
1.5.1 化工过程与系统工程结合 10
1.5.2 化学工程与材料科学结合 11
1.5.3 化学工程与信息工程结合 11
1.5.4 化工过程的绿色化 11
第2章 流体流动与输送机械 12
2.1 流体静力学 13
2.1.1 密度和比体积 13
2.1.2 压强 14
2.1.3 流体静力学基本方程式及应用 15
2.2 流体流动基本规律 20
2.2.1 流量与流速 20
2.2.2 定态流动与非定态流动 22
2.2.3 流体定态流动时的物料衡算——连续性方程 23
2.2.4 流体定态流动时的能量衡算——伯努利方程 24
2.2.5 伯努利方程的应用 27
2.3 流体流动阻力 31
2.3.1 牛顿黏性定律与流体的黏度 31
2.3.2 流体的流动现象 33
2.3.3 流体管内流动阻力的计算 37
2.4 管路计算 45
2.4.1 管路计算的类型和基本方法 45
2.4.2 简单管路 46
2.4.3 复杂管路 46
2.5 流速和流量的测量 47
2.5.1 测速管 47
2.5.2 孔板流量计 48
2.5.3 文丘里流量计 50
2.5.4 转子流量计 51
2.6 流体输送机械 52
2.6.1 离心泵 53
2.6.2 往复压缩机 59
习题 63
第3章 热量传递 66
3.1 概述 66
3.1.1 传热过程在化工生产中的应用 66
3.1.2 传热的基本方式 67
3.1.3 定态传热与非定态传热 68
3.1.4 载热体及其选择 68
3.1.5 工业中的换热方式 70
3.1.6 传热速率与热通量 71
3.2 热传导 71
3.2.1 傅里叶定律 71
3.2.2 导热系数 71
3.2.3 平壁热传导 73
3.2.4 圆筒壁的定态热传导 75
3.3 对流传热 77
3.3.1 对流传热机理 77
3.3.2 对流传热基本方程 78
3.3.3 对流传热分系数 79
3.3.4 对流传热分系数准数关联式 81
3.4 传热计算 84
3.4.1 热量衡算及热负荷的计算 84
3.4.2 总传热速率方程 85
3.4.3 总传热系数的计算 86
3.4.4 传热平均温度差的计算 89
3.5 传热设备——换热器 94
3.5.1 间壁式换热器 94
3.5.2 国内外新型换热器 97
3.5.3 强化传热的途径 99
习题 102
第4章 气体吸收 104
4.1 概述 104
4.1.1 气体吸收过程 104
4.1.2 吸收过程的分类 105
4.1.3 吸收剂的选择 106
4.1.4 吸收操作的流程 106
4.2 吸收的气、液相平衡关系 106
4.2.1 气体在液体中的溶解度 106
4.2.2 亨利定律 107
4.2.3 相平衡关系与吸收过程的关系 109
4.3 吸收速率 111
4.3.1 单一相内物质的传递 111
4.3.2 双膜理论 115
4.3.3 吸收速率方程 116
4.4 填料吸收塔的计算 122
4.4.1 吸收剂用量的计算 122
4.4.2 填料层高度的计算 126
4.4.3 吸收塔塔径的计算 134
4.5 填料塔 134
4.5.1 填料塔结构简介 134
4.5.2 填料 135
4.5.3 填料塔内的流体力学性能 136
4.5.4 填料塔的附件 138
4.5.5 强化吸收过程的措施 139
4.6 其他气体分离技术简介 140
4.6.1 变压吸附技术 140
4.6.2 膜分离技术 142
4.6.3 分离技术在碳减排中的前沿应用 143
习题 144
第5章 蒸馏 147
5.1 概述 147
5.1.1 蒸馏过程的分类 147
5.1.2 蒸馏分离的特点 148
5.2 双组分溶液的气、液相平衡 148
5.2.1 相律 149
5.2.2 双组分理想体系的气、液相平衡 149
5.2.3 双组分非理想体系的气、液相平衡 152
5.3 简单蒸馏和平衡蒸馏 154
5.3.1 简单蒸馏 154
5.3.2 平衡蒸馏 155
5.4 精馏 156
5.4.1 精馏原理 156
5.4.2 精馏操作流程 158
5.5 双组分连续精馏的计算 158
5.5.1 恒摩尔流量假设 159
5.5.2 物料衡算与操作线方程 159
5.5.3 进料热状态对精馏操作的影响 162
5.5.4 理论塔板数的计算 167
5.5.5 回流比的选择 171
5.5.6 理论塔板数的简捷计算法 176
5.5.7 实际塔板数和塔板效率 177
5.6 间歇精馏 178
5.6.1 回流比恒定时的间歇精馏 179
5.6.2 馏出液组成恒定时的间歇精馏 179
5.7 特殊精馏 180
5.7.1 恒沸精馏 180
5.7.2 萃取精馏 181
5.8 板式塔 182
5.8.1 塔板的类型及性能评价 182
5.8.2 板式塔结构与性能 185
5.8.3 板式塔工艺尺寸的计算 187
习题 188
第6章 工业反应器设计基础 191
6.1 化学反应和工业反应器 191
6.1.1 化学反应的分类 191
6.1.2 工业反应器的基本类型 191
6.2 工业反应器的操作方式 194
6.2.1 间歇操作 194
6.2.2 连续操作 194
6.2.3 半连续操作 195
6.3 化学反应工程学基础理论中的重要概念 195
6.3.1 化学热力学的有关基本概念 195
6.3.2 化学动力学的有关基本概念 200
6.3.3 传递工程学的有关基本概念 208
6.4 反应器设计的基本方程 209
习题 210
第7章 均相反应过程与理想反应器 213
7.1 釜式反应器 213
7.1.1 釜式反应器的物料衡算式 213
7.1.2 间歇搅拌釜式反应器 214
7.1.3 理想连续搅拌釜式反应器 216
7.1.4 连续搅拌釜式反应器的串联 217
7.1.5 连续搅拌釜式反应器的热稳定性 220
7.2 活塞流反应器 222
7.2.1 活塞流反应器的理想假设 222
7.2.2 活塞流反应器的体积计算 223
7.3 理想均相反应器的优化选择 225
7.3.1 以生产强度为优化目标选择反应器 225
7.3.2 以产率和选择性为优化目标选择反应器 228
习题 230
第8章 停留时间分布与非理想反应器的计算 232
8.1 停留时间分布函数 232
8.1.1 停留时间分布函数的定义 232
8.1.2 停留时间分布的实验测定 235
8.1.3 停留时间分布的数字特征 238
8.1.4 理想反应器的停留时间分布 240
8.2 非理想流动模型及实际反应器的计算 244
8.2.1 离析流模型 244
8.2.2 多釜串联模型 245
8.2.3 轴向扩散模型 247
8.2.4 非理想反应器的计算 249
习题 251
第9章 多相催化反应 253
9.1 工业催化简介 253
9.1.1 固体催化剂 253
9.1.2 工业催化剂的要求和特点 253
9.2 气固相催化反应动力学 255
9.2.1 气固相催化反应的历程 255
9.2.2 表面动力学控制 256
9.2.3 外扩散过程 259
9.2.4 内扩散过程 261
9.2.5 反应过程的控制阶段 265
9.3 非等温过程 266
9.3.1 操作温度的最优化 266
9.3.2 热量衡算与绝热反应器 268
9.3.3 绝热反应器的容积计算 270
9.4 气固相催化反应器 272
9.4.1 固定床反应器 272
9.4.2 流化床反应器 273
习题 274
第10章 合成氨工艺 276
10.1 概述 276
10.1.1 合成氨工业的重要性及发展概况 276
10.1.2 合成氨主要原料及原则流程 278
10.2 原料气的生产 279
10.2.1 固体燃料气化法 279
10.2.2 其他造气方法简介 282
10.3 原料气的净化 284
10.3.1 原料气的脱硫 284
10.3.2 一氧化碳的变换 285
10.3.3 二氧化碳的脱除 288
10.3.4 原料气的精制 290
10.4 氨的合成 291
10.4.1 氨合成的热力学 291
10.4.2 氨合成的动力学 293
10.4.3 氨合成最佳工艺条件的确定 296
10.4.4 氨合成流程 299
10.4.5 氨合成的主要设备——合成塔 299
10.5 氨的加工 301
10.5.1 尿素概述 301
10.5.2 合成原理和工艺条件 302
习题 304
第11章 硫酸生产工艺 306
11.1 硫酸概述 306
11.1.1 硫酸的性质 306
11.1.2 硫酸的用途和产品规格 306
11.1.3 硫酸工业发展概况 307
11.2 生产硫酸的原料和生产原则流程 309
11.2.1 生产硫酸的原料 309
11.2.2 以硫铁矿为原料接触法生产硫酸的原则流程 310
11.3 二氧化硫炉气的生产 311
11.3.1 硫铁矿焙烧原理 311
11.3.2 焙烧工艺条件的确定 313
11.3.3 固体流态化和沸腾焙烧炉 313
11.4 二氧化硫炉气的净化与干燥 316
11.4.1 净化的目的 316
11.4.2 净化方法 317
11.4.3 二氧化硫炉气的干燥 318
11.5 二氧化硫的催化氧化 319
11.5.1 二氧化硫催化氧化的基本原理 319
11.5.2 平衡常数与平衡转化率 319
11.5.3 催化剂与反应速率 321
11.5.4 适宜工艺条件的确定 322
11.5.5 二氧化硫转化流程 324
11.6 三氧化硫的吸收成酸 326
11.6.1 吸收成酸的原理及影响因素 326
11.6.2 吸收成酸的工艺流程 327
11.7 以硫磺为原料制硫酸 328
11.8 硫酸生产中的环境保护 330
11.8.1 硫酸生产中余热的回收利用 330
11.8.2 硫酸生产中的“三废”治理 331
习题 334
第12章 化工过程开发 335
12.1 概述 335
12.2 化工过程开发内容 336
12.2.1 化学工业在人类社会中的地位 336
12.2.2 化工过程开发的内容 337
12.3 化工过程开发基本方法 338
12.3.1 实验研究方法 338
12.3.2 数学模型方法 339
12.4 化工过程开发主要步骤 340
12.4.1 过程研究 340
12.4.2 工程研究 341
12.5 化工过程开发案例 341
12.5.1 煤化工发展史 342
12.5.2 煤液化 342
12.5.3 煤直接液化制油催化剂研究进展 343
12.5.4 煤间接液化制油催化剂研究进展 344
12.5.5 煤制油化工工艺 344
12.5.6 目前我国煤制油技术的发展现状与产业的发展方向 345
习题 346
参考文献 347
附录 348
附录一 干空气的物理性质(101.3 kPa) 348
附录二 IS型离心泵性能参数(摘录) 349
附录三 冷拔或冷轧无缝钢管规格 350
附录四 水的物理性质 351
附录五 一些气体-水体系的亨利系数 352
附录六 散装陶瓷拉西环填料的特性参数 353
附录七 物质的扩散系数(293 K，101.3 kPa) 354
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